140 m母線豎井中的離相封閉母線施工方案優化

林成傳，慕仲錕

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州 350000）

1 引言

津巴布韋卡里巴南岸擴機工程，位于贊比亞和津巴布韋兩國交界處—贊比西河上的卡里巴水庫南岸津巴布韋境內。原地下廠房安裝6×125 MW混流式機組，現擴建2×150 MW混流式機組，為了減少開挖，主變安裝于地面，從發電機至主變低壓側的主回路，采用18 kV離相封閉母線，通過140 m母線豎井聯接。

離相封閉母線由三相獨立的導體組成，每相都有非導磁的金屬外殼。導體由純鋁板材卷制而成，與外殼之間用絕緣子支撐。外殼是圓筒狀的，末端由短路板連接并接地（通常是一點接地）。母線豎井里安裝鋼梯、檢修平臺、通風、照明、消防管路、電纜橋架等（圖1所示母線豎井吊裝布置圖）。

圖1 母線豎井吊裝布置圖

2 施工存在問題

（1）由于地質開挖原因母線豎井開挖、襯砌等工作嚴重滯后，影響電站發電工期；

（2）母線豎井里鋼樓梯，平臺、通風、照明、消防管路、電纜橋架涉及到各專業工程施工 ，交叉作業嚴重，需要合理統籌各專業間工序施工；

（3）140 m垂直高度母線如何吊裝；

（4）狹小空間母線焊接問題；

（5）高空作業如何保證質量、安全。

3 方案優化及措施

3.1 設計優化

針對母線豎井空間窄小，涉及到專業多，設計圖紙很難體現設計各部門空間或構件相互之間關系，在基礎預埋前，項目部利用三維設計展示各設備之間布置，而且還要考慮以后安裝方便。由于豎井中分相母線出廠都是每節6 m制造，所以在基礎埋件預埋時，我們進行設計優化修改，把分相母線基礎埋件安裝高于平臺基礎0.8～1 m，這樣以后分相母線焊接時，焊接人員就可以站在平臺上焊接，不僅節省腳手架搭設，而且焊接人員操作更方便、安全。

3.2 工序優化

對于各專業施工先后，要考慮相互之間施工方便、安全。本項目部根據現場實際情況，調整了原施工方案，在埋件完成，土建具備安裝工作面后，按照鋼樓梯、平臺、平臺欄桿施工→永久照明電纜敷設→臨時照明安裝（照明線利用永久照明線） →管路、電纜橋架、分相母線等基礎安裝→消防管路安裝、壓力試驗→豎井段分相母線吊裝焊接、耐壓試驗→風管安裝→電纜敷設。這樣施工安排：一是利用永久鋼樓梯上下通道；二是利用永久照明電纜當做臨時照明電纜使用，不僅節約成本，而且節約施工時間；三是利用風管洞口作為吊裝焊接設備通道，由于分相母線采用氬氣保護焊，焊接設備加上氬氣瓶有好幾百公斤，利用風管洞口，用吊籃裝上焊接設備，通過卷揚機上下起吊焊接設備；四是電纜敷設施工放在最后，防止焊接火星對電纜損傷，也是對成品保護考慮。

3.3 分相母線整圓、定位優化

為了在高空中方便調整，在吊裝前先對外殼圓度進行整圓，并對導電體進行定位，離相封閉母線在運輸、吊裝過程中容易發生碰撞，造成殼體部分區域內凹，影響整體圓度及美觀，且導體安裝需進行定位調整，如定位不準確造成導體錯牙影響焊接外觀。常規的處理方法是用千斤頂配合手錘敲擊進行殼體調圓、導體定位。應用該種方法進行處理時，工作效率低下，并且容易造成母線殼體內部油漆脫落，同時可能因定位不準確造成導體錯牙影響焊接質量。因此根據母線實際尺寸制作出來一種新型母線調圓、定位專用工具，可以對母線進行調圓、定位調整，在安裝過程中，解決了母線殼體整體圓度及導體定位問題。

3.4 分相母線吊裝方案優化

原施工方案以發電機B相和主變B相套管中心線為基準，從發電機出口往主變低壓側安裝。由于制約整個項目進度主要在豎井段安裝，所以我們工序改為，豎井段兩臺機組共6×140 m全部安裝完成，再安裝水平段，騰出豎井空間給后序的設備安裝，減少相互制約干擾。

原母線吊裝在基礎槽鋼安裝完成，逐節吊裝點焊掛耳，再吊開焊接，這樣工序繁瑣，且浪費吊裝時間。為了節約吊裝時間，我們制作一模具，模具上的孔距與基礎槽鋼上的掛耳孔尺寸一樣，然后用螺栓把母線掛耳擰緊，根據測量高度，先在平地上逐節把掛耳焊接好，安排白天吊裝，每節吊裝到位后，用螺栓把母線通過掛耳固定在基礎上，晚上調整，焊接。這樣施工工序比原計劃節約了一半時間。

3.5 母線安裝、焊接質量控制點優化

母線掛耳焊接完成，清理、檢查筒體內部是否有雜質，瓷質絕緣子是否有損壞、依據GB/T 8349-2000《金屬封閉母線》現場試驗要求，應測量金屬封閉母線每相導體對外殼（地）間的絕緣電阻。采用電壓為2 500 V及以上的兆歐表，測試結果不能小于100 MΩ。

做好記錄，合格后裝上夾具和調圓工具，進行吊裝。

母線定位調整好，焊接前用石棉布作好防護,防止焊接時飛濺物損傷導體、外殼、瓷件和金具等。焊接面或坡口處,在焊接前要用不銹鋼絲刷除去表面的氧化膜,然后用酒精或其他清洗劑擦凈，方可進行焊接。導體焊接完做磁粉探傷試驗檢查，合格后，調整外殼連接套與另一外殼對準，然后焊接外殼體。

母線垂直段安裝完，在安裝水平段之前，要對140 m垂直段整體做絕緣和1 min工頻耐壓試驗。目的是為了確保垂直段安裝質量。按GB/T 8349-2000 《金屬封閉母線》現場試驗要求，應測量金屬封閉母線每相導體對外殼（地）間的絕緣電阻。采用電壓為2 500 V及以上的兆歐表，測試結果不能小于50 MΩ。安裝后的額定工頻干耐受電壓值為相-相（地）57 kV/50 Hz耐壓值的75%，即42.75 kV/50 Hz（選取43 kV/50 Hz），持續時間60 s。

4 結束語

140 m母線豎井施工方案，是項目部集思廣益、在廠家提供安裝手冊基礎上，根據現場實際施工條件，不斷探討優化的結果，由于采用了合理施工方案優化，不僅降低了施工成本，更是大大提高現場施工安裝進度，比原計劃施工節約將近一半時間，確保了電站如期發電，對今后水電站建設施工中，類似情況母線安裝，具有一定的參考和應用價值。